3月24日消息,全球首套商业规模的高温固体氧化物电解(SOE,solid-oxide electrolysers)设备将在荷兰投入使用,而由于电力来源为绿色电力,设备又将用于电解水制氢,因此,这也将是全球首个高温固体氧化物电解水制绿色氢气项目。


全球首创高温固体氧化物电解水制绿氢项目投产


高温固体氧化物电解池是一种常见的燃料电池,现在,这项技术应用到了电解水制氢上。高温固体氧化物电解技术,利用废热作为热量来源,每千瓦时电能产生的氢气可以达到普通未加热的电解槽的6倍。不过迄今为止,这种技术仅在示范项目中有少量应用,并无商业化案例。


本项目名为“MULTIPLHY”,由多方共同参与——


法国燃气苏伊士集团(Engie),负责供应绿色电力;


芬兰耐斯特油业集团(Neste),以旗下一家位于荷兰鹿特丹的生物炼制厂作为项目场地,并可能提供提供废热以获得高温水蒸气;


德国Sunfire,供货一套2.6MW的高温固体氧化物电解设备;


法国研究机构CEA,提供技术支持;


卢森堡工程公司Paul Wurth,负责建设工作。


项目建成后,每小时可生产氢气60千克,与常见的氯碱制氢效率相当。项目参与各方希望,到2024年底能生产960吨绿色氢气。不过,他们并没有透露项目计划于何时建成。作为在欧盟开展的创新绿色项目,MULTIPLHY也很顺利地获得了来自于欧盟“Horizon 2020计划”690万欧元的资金支持。


设备供应商Sunfire的负责人谈到了本项目的意义及未来的潜力:“这个项目将很好地展现我们的绿色制氢技术,并为下一阶段扩展到100MW级设备铺平道路。”


全球首创高温固体氧化物电解水制绿氢项目投产


中国“氢农场”


氢云链从中科院大连化学物理所获悉,该所催化基础国家重点实验室李灿院士、李仁贵研究员等在太阳能可规模化分解水制氢方面取得新进展,率先提出并验证了一种全新的“氢农场”策略。该策略基于粉末纳米颗粒光催化剂太阳能电解水制氢,太阳能光催化全分解水制氢效率创国际最高记录。该研究成果日前发表在《德国应用化学》上。


受自然光合作用原理启发,研究团队借鉴大规模种植庄稼的做法,率先提出并验证了基于粉末纳米颗粒光催化剂的太阳能规模化分解水制氢的“氢农场”策略,这是一种不同于国际上报道的全新策略。而该策略的实现需要解决两大关键问题,一是如何实现高效光催化水氧化储存太阳能过程,二是如何抑制纳米颗粒光催化剂表面生成的氧化态和还原态储能介质之间的反应(即逆反应)。


全球首创高温固体氧化物电解水制绿氢项目投产


中科院大化所李仁贵研究员介绍,“氢农场”策略是借鉴自然光合作用中光系统II和光系统I在空间上分离以及光反应和暗反应在空间上分离的原理,将分解水反应中的水氧化反应与质子还原反应在空间上分离,避免了氢气和氧气的逆反应,规避了产物氢气和氧气分离等问题,水氧化反应器开放,原理上解决了大规模应用的技术瓶颈。


此外,研究团队基于晶面间光生电荷分离原理,通过精确调控钒酸铋光催化剂氧化和还原反应晶面的暴露比例,使光催化水氧化反应性能得到优化,在Fe3+/Fe2+离子对作为储能介质的条件下,可见光下光催化水氧化量子效率达到60%以上,“氢农场”体系的太阳能到氢能转化效率超过1.8%,这也是目前国际上报道的基于粉末纳米颗粒光催化分解水体系太阳能制氢效率的最高值。同时,利用催化剂不同暴露晶面之间的电荷分离特性以及户外太阳光照射条件下的试验,验证了“氢农场”策略的可行性,为基础研究成果转化为应用示范提供了科学基础。


美国“光伏制氢”


据外媒报道,科学家们首次研发了一种能够有效吸收阳光的单分子,而且该分子还可以作为一种催化剂,将太阳能转化为氢气,而氢气可作为清洁的燃料替代品,用于燃油汽车。该种新分子可以从整个可见光光谱中收集能量,与目前的太阳能电池相比,可以多利用50%的太阳能。这一发现可以帮助人们摆脱对化石燃料的依赖,转向使用不会对气候造成影响的能源。


该研究团队由美国俄亥俄州立大学(The Ohio State University)化学与生物物理动力学中心主任兼化学教授Claudia Turro领导。Turro表示:"我们的想法是利用太阳光子,将其转化为氢气。简而言之,我们利用来自阳光的能源,并将其存储在化学键中,以便日后使用。"光子是阳光的基本粒子,包含能量。


研究人员首次证明,可以从太阳光的整个可见光光谱(包括低能量红外光谱,也是太阳光光谱的一部分,以前很难收集该光谱的能量)中收集能量,并迅速且有效地将其转化成氢气。氢气是一种清洁燃料,在使用过程中不会产生碳或二氧化碳。


Turro表示:"该理念得以实现是因为该系统能够让该分子处于激发状态,吸收光子,并存储两个电子,以制造氢气。在一个由两个光子产生的分子中存储两个电子,并合成制氢,这一做法前所未有。"


将太阳能转化为汽车燃料首先需要利用一种机制收集能量,再将此类能量转化为燃料,而转化需要一种称为"催化剂"(能够加速化学反应)的东西,让太阳能转化为氢气等可使用的能源。


以前的研究大多数是尝试收集紫外线等较高能量波长的阳光,再将此类太阳能转化为氢气。Turro表示,少数依靠单分子去收集能量的研究也非常低效,部分原因在于无法从整个可见光光谱中收集能量,而无法做到这一点的原因在于催化剂本身降解得很快。


Turro的研究小组发现了如何用一个分子(元素铑的一种形式)制造催化剂,从而可以损失更少的能量。研究小组找到了方法,可以收集从红外线到紫外线整个可见光光谱的能量。该研究小组设计的系统与之前和紫外线光子工作的单分子系统相比,效率提高了24倍以上。


在该项研究中,研究人员用LED灯照射含有活性分子的酸性溶液,发现制出了氢气。Turro表示:"该方法可行的原因是该分子很难被氧化。"


Turro表示,在该研究小组将成果应用于现实世界之前,还有很多工作要完成。铑是一种稀有金属,以铑为原料制造催化剂的成本较高。目前,该研究小组正致力于改进该分子,使其能够在更长的时间段内制造氢气,并致力于利用更便宜的材料制造催化剂。


将绿色氢推向市场的最大障碍是资本成本的降低。不过,要想让价格点正确,必须达到规模经济。那么,这只是一个行业何时准备采取下一步行动的问题。目前,全球如壳牌等主要企业的参与已经让我们接近了这个门槛。


文章来源: 氢云链,欧洲海上风电

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